Geração de Engrenagens: Um Guia Abrangente | JS Precision

A geração de engrenagens representa a tecnologia central para a fabricação moderna de engrenagens de alta precisão .

Pense no enorme sistema de transmissão de um caminhão de mineração pesado, onde as engrenagens cônicas helicoidais suportam cargas de centenas de toneladas, ou nas minúsculas engrenagens planetárias de um braço robótico médico de precisão, que garantem movimentos precisos ao nível do micrômetro – ambos podem muito bem ter origem no mesmo processo fundamental de fabricação.

Isso não é de forma alguma um acidente, mas sim o próprio atrativo da tecnologia de geração de engrenagens. Ela se tornou o método mais comum para usinagem de engrenagens atualmente e também representa uma engrenagem de alta precisão e alto desempenho.

A seguir, apresentaremos uma explicação detalhada dos princípios, etapas e cenários de aplicação desse processo, além de introduzir os serviços e estudos de caso da JS Precision para ajudá-lo a dominar a fabricação de engrenagens e encontrar a solução ideal para suas necessidades.

Resumo da Resposta Principal

JS Precision: Geração de engrenagens otimizada pela experiência em usinagem de precisão.

Com mais de 15 anos de experiência prática na área de usinagem de engrenagens, a JS Precision oferece soluções otimizadas para engrenagens. Nosso principal diferencial reside no processo de geração de engrenagens. Atendemos clientes em diversos setores, como aeroespacial, dispositivos médicos e engenharia eletromecânica de ponta.

Por exemplo, produzimos engrenagens de precisão de pequeno módulo de 0,5 mm para um fabricante de dispositivos médicos, utilizando um rigoroso processo de geração de engrenagens para atingir uma taxa de rendimento do produto de 99,8%. Também usinamos engrenagens helicoidais de precisão com umClasse AGMA 13 para uma empresa eletromecânica de alta gama que exige extrema velocidade e baixo ruído.

Não só conhecemos as características de usinagem de diversas engrenagens, como também estabelecemos um sistema completo de controle de qualidade . Da importação do modelo CAD à inspeção final do produto, cada etapa é supervisionada por engenheiros especializados.

Por exemplo, ao lidar com deformações por tratamento térmico, através do nosso processo patenteado, a variação normal comum da engrenagem pode ser controlada para ≤8μm, o que é dificilmente alcançado por muitos concorrentes .

O guia a seguir resume nossos anos de experiência em usinagem e geração de engrenagens. Seu conteúdo é autêntico e confiável, fornecendo referências técnicas práticas.

Se a sua empresa enfrenta problemas como precisão insuficiente em engrenagens ou baixa eficiência de usinagem, não hesite em contatar a JS Precision. Descreva o cenário de aplicação das suas engrenagens e os requisitos de precisão, e poderemos fazer uma avaliação preliminar sobre a adequação da tecnologia de geração de engrenagens para o seu caso, oferecendo consultoria técnica gratuita.

O que é geração por engrenagens? Um processo moderno que vai além do corte tradicional.

Na usinagem de engrenagens, a geração de engrenagens é um método muito eficaz e altamente preciso, sendo uma das tecnologias-chave para responder à questão de como fabricar engrenagens .

Sua filosofia básica é "gerar" um perfil de dente preciso por meio de um movimento de engrenamento simulado entre a ferramenta de corte e a engrenagem bruta. O conceito fundamental de "movimento cria forma" é primordialmente diferente de um método convencional de usinagem de perfis.

A usinagem de perfis tradicional copia diretamente a forma da ferramenta de corte para usinar o perfil do dente, e a precisão do perfil usinado é afetada pelo erro de forma da ferramenta . A geração de engrenagens é diferente, pois permite que o perfil do dente se forme gradualmente através do movimento contínuo de engrenamento da ferramenta de corte (como uma fresa) e da peça bruta.

O perfil do dente pode ser gerado para atender a requisitos de precisão através do movimento coordenado da fresa e da peça bruta durante a usinagem de engrenagens helicoidais.

Este princípio de usinagem único é a razão pela qual a geração de engrenagens se tornou a tecnologia dominante na fabricação moderna de engrenagens de alta eficiência. Em particular, ela não só garante alta precisão no perfil dos dentes, como também se adapta à usinagem de engrenagens com números variáveis ​​de dentes, desempenhando um papel importante nesse processo.

Figura 1: O método de geração de engrenagens utiliza o movimento relativo específico entre a engrenagem da peça e a ferramenta durante o processo de usinagem.

Geração de engrenagens e formação de engrenagens: quais as diferenças entre elas?

A geração de engrenagens e a conformação de engrenagens são os métodos comuns de usinagem em máquinas de engrenagens. Eles diferem bastante em princípio e precisão, conforme listado na tabela abaixo.

A escolha entre geração de engrenagens e conformação de engrenagens depende do cenário de aplicação da engrenagem, da precisão exigida e do volume de produção.

Se você não tem certeza se a geração ou a conformação de engrenagens é mais adequada para suas engrenagens, basta enviar os desenhos do seu projeto. O engenheiro da JS Precision sugerirá o melhor método de processamento de acordo com os detalhes do desenho e suas necessidades específicas, para que você possa evitar desperdícios causados ​​por uma escolha inadequada.

Processo de geração de engrenagens: quais são as etapas básicas?

O processo de fabricação de engrenagens é extremamente rigoroso e complexo. Cada etapa influencia diretamente a precisão e a qualidade final da engrenagem. Na JS Precision, dividimos o processo em três etapas principais para garantir que cada engrenagem atenda aos requisitos.

Primeiro passo: Design e programação

Este é o ponto de partida exato do processo de geração de engrenagens.

Importamos o modelo CAD da engrenagem fornecido pelo cliente, analisamos e confirmamos parâmetros-chave como o perfil do dente, o módulo e o número de dentes e, em seguida, usamos um software CAM profissional para escrever o programa de usinagem e simular o percurso da ferramenta com ajustes repetidos de parâmetros para evitar interferências, garantindo assim uma precisão de percurso exata.

Etapa Dois: Configuração e Fixação da Máquina-Ferramenta

A precisão das máquinas-ferramenta e dos dispositivos de fixação determina diretamente a estabilidade da usinagem.

Será selecionada uma máquina de usinagem de engrenagens CNC de alta precisão, com alguns parâmetros de velocidade do fuso e taxa de avanço calibrados. Na fixação, serão utilizadas ferramentas especiais para a fixação da peça bruta, considerando a coaxialidade e a perpendicularidade, a fim de minimizar a vibração durante a usinagem.

Etapa Três: Geração de Corte e Inspeção Online

Esta será a etapa que movimentará a ferramenta e a peça de trabalho ao longo da trajetória predefinida para "gerar" o perfil do dente.

Um sistema de medição online será ativado durante a usinagem para monitorar em tempo real a precisão do perfil do dente e os indicadores de desvio de passo. Se os dados excederem a tolerância, o sistema será interrompido automaticamente. Os engenheiros analisarão e ajustarão os parâmetros.

Deseja que suas engrenagens sejam usinadas por meio de um processo padronizado de geração de engrenagens ? Envie-nos seus requisitos de usinagem de engrenagens e a JS Precision criará um plano detalhado do processo de geração de engrenagens para você, desde o projeto e a programação até a inspeção final, de forma transparente e rastreável, permitindo uma compreensão clara do progresso e da qualidade de cada etapa do processo.

Qual tipo de engrenagem é mais benéfico no processo de geração de engrenagens?

Nem todos os tipos de engrenagens podem ser processados ​​no processo de geração de engrenagens na usinagem de engrenagens. Os que se beneficiam incluem os seguintes, pois a geração de engrenagens aborda diretamente seus desafios de usinagem:

Engrenagens helicoidais e engrenagens sem-fim de alta precisão:

A direção dos dentes e as áreas de contato das engrenagens têm requisitos muito rigorosos. Através da simulação do engrenamento, o Gear Generating controla com precisão os parâmetros de direção dos dentes para garantir que a área de contato do engrenamento seja uniforme, o desgaste seja reduzido e a eficiência da transmissão seja aprimorada.

Engrenagens cônicas espirais complexas:

As engrenagens cônicas helicoidais possuem perfis de dentes complexos.A geração de engrenagens utiliza máquinas-ferramenta e fresas especializadas para gerar o perfil do dente com um alto grau de precisão, muitas vezes servindo de base para serviços adicionais de geração de engrenagens cônicas espirais personalizadas e permitindo o encaixe perfeito das engrenagens personalizadas.

Engrenagens de precisão de módulo pequeno:

Engrenagens de precisão com módulos pequenos são muito procuradas em equipamentos médicos e na área aeroespacial , onde alta precisão e qualidade superficial são essenciais. A Gear Generating consegue usinar engrenagens com um módulo de apenas 0,5 mm, atingindo uma precisão de perfil de dente de AGMA 12 ou superior e uma rugosidade superficial Ra ≤ 0,4 μm.

Figura 2: As engrenagens helicoidais possuem dentes inclinados em relação ao eixo da engrenagem, formando um padrão helicoidal.

Quando introduzir serviços de retificação de engrenagens para otimizar o desempenho máximo?

Os serviços de retificação de engrenagens são um importante processo de acabamento na fabricação de engrenagens. Embora não sejam necessários para todas as engrenagens, nos cenários a seguir, a implementação de serviços de retificação pode melhorar significativamente o desempenho final das engrenagens.

Quando é necessária uma dureza superficial extremamente alta nos dentes: Quando as engrenagens requerem cementação e têmpera para atingir HRC 58-62, após o tratamento térmico, a superfície dos dentes fica deformada e rugosa. A retificação de engrenagens pode eliminar a deformação , reduzir a rugosidade e garantir a precisão e a resistência da engrenagem.

Aplicação de ultraprecisão com grau AGMA 12 e superior: Os processos convencionais de retificação de engrenagens podem controlar a precisão em torno do grau AGMA 12. Para uma precisão ainda maior, é necessário introduzir serviços de retificação de engrenagens para correção do perfil do dente e do erro de passo, elevando o nível de precisão para o grau AGMA 13 ou até superior.

Em ambientes extremos: Quando as engrenagens são utilizadas em condições de alta velocidade, carga pesada e baixo ruído, os serviços de retificação de engrenagens podem alterar a topografia da superfície dos dentes para diminuir o impacto e o ruído durante o engrenamento, aumentando a resistência ao desgaste e a capacidade de carga, garantindo assim a estabilidade de funcionamento .

Figura 3: A retificação de engrenagens é adequada para aplicações com requisitos extremamente elevados de dureza da superfície dos dentes, graus de ultraprecisão e ambientes extremos.

Soluções viáveis ​​e otimização de custos na fabricação de engrenagens em pequenos lotes.

Na fabricação de engrenagens, a produção em pequenos lotes (como amostras de P&D, protótipos, aquisição de peças de reposição, etc.) frequentemente enfrenta problemas de altos custos e longos prazos de entrega. A tecnologia de geração de engrenagens é uma escolha ideal para a fabricação de engrenagens em pequenos lotes.

As principais exigências da fabricação de engrenagens em pequenos lotes são a redução de custos e a diminuição dos prazos de entrega . Na conformação convencional de engrenagens, cada conjunto de dentes exige ferramentas de corte personalizadas, o que implica em custos elevados e um ciclo de produção que pode se estender por 1 a 2 semanas. com gastos desproporcionalmente altos em ferramentas.

Essa tecnologia elimina a necessidade de ferramentas de corte dedicadas. Ela requer apenas programação e ajuste de parâmetros para processar engrenagens de módulos semelhantes, mas com diferentes números de dentes, reduzindo significativamente os custos de ferramental.

Além disso, a tecnologia de geração de engrenagens possui alta eficiência de processamento, permitindo a conclusão rápida de produções em pequenos lotes.

Tomando como exemplo a produção de 10 a 50 engrenagens helicoidais com um módulo de 1,5 mm, desde a programação até o produto final, o processo leva apenas de 3 a 5 dias, muito mais rápido do que os tradicionais 7 a 10 dias. Além disso, a JS Precision otimiza o planejamento da produção para reduzir o tempo de espera e encurtar ainda mais o ciclo de entrega.

Como obter serviços personalizados de fabricação de engrenagens cônicas espirais para aplicações especiais?

Os serviços personalizados de fabricação de engrenagens cônicas helicoidais são projetados para a usinagem dessas engrenagens em aplicações especiais que exigem altíssima precisão e desempenho de engrenamento. Para obter esse serviço, é necessário seguir quatro etapas rigorosas , nas quais a JS Precision oferece suporte especializado.

1. Análise de Requisitos:

O cenário de aplicação da engrenagem cônica espiral personalizada será discutido detalhadamente com você, incluindo: carga, velocidade, espaço de instalação, temperatura de operação, etc. Esses parâmetros estão diretamente relacionados à seleção do material da engrenagem e ao projeto do perfil do dente .

2. Design Colaborativo:

Após compreendermos suas necessidades, os engenheiros da JS Precision realizarão um projeto preliminar com base nos parâmetros e colaborarão com você na otimização do perfil dos dentes , incluindo a recomendação de uma estrutura de acordo com as condições de carga e a otimização do tamanho da engrenagem com base no espaço de instalação.

3. Fabricação de Precisão:

Após a confirmação, processamos o projeto para produzir engrenagens acabadas utilizando máquinas avançadas de fresagem e retificação de engrenagens cônicas helicoidais. Um processo de geração de engrenagens é empregado para criar o perfil do dente. Controlamos rigorosamente cada etapa do processo para garantir a precisão — por exemplo, o desvio no passo do dente não deve exceder ± 5 μm durante a fresagem.

4. Testes e Verificação:

Após a usinagem, a engrenagem cônica espiral personalizada passa por testes abrangentes, que incluem a verificação da precisão do perfil do dente, a detecção de erros na direção dos dentes e o teste do desempenho de engrenamento para garantir o encaixe perfeito das engrenagens.

Caso sua aplicação específica exija serviços personalizados de geração de engrenagens helicoidais , informe à JS Precision suas necessidades específicas. Designaremos um engenheiro experiente para colaborar com você e fornecer serviços personalizados em todo o processo, desde a análise de requisitos até os testes e a verificação, garantindo que você receba engrenagens cônicas helicoidais que atendam às suas necessidades.

Estudo de Caso: Aumento de 30% na Eficiência - O Nascimento de uma Caixa de Engrenagens com Atuador Eletromecânico de Alta Qualidade

Contexto do caso

Uma empresa aeroespacial está desenvolvendo uma nova geração de sistema de controle de voo fly-by-wire. Os atuadores eletromecânicos principais precisam de uma densidade de potência extremamente alta : torque de saída contínuo ≥800Nm em um espaço de φ120mm de diâmetro, nível de ruído abaixo de 70 dB e uma vida útil projetada superior a 100.000 ciclos.

Esses requisitos não podem ser atendidos pelos processos tradicionais de usinagem de engrenagens; portanto, a empresa procurou a JS Precision em busca de assistência.

Desafios

• Limitação de espaço: A distância entre centros é limitada por uma transmissão de engrenagem helicoidal de três estágios; o módulo da engrenagem deve ser projetado com precisão dentro de 1,5 mm. Para isso, os métodos de usinagem tradicionais não conseguem garantir a precisão do perfil do dente.
• Requisitos de desempenho rigorosos: As superfícies dos dentes devem ser cementadas e temperadas até uma dureza de HRC 58-62, e a deformação durante o tratamento térmico deve ser controlada na ordem de micrômetros, caso contrário, o engrenamento será afetado.
• Controle de ruído: O balanceamento dinâmico da engrenagem e a precisão do perfil do dente são muito importantes para a supressão de ruído em altas velocidades (por exemplo, velocidade de entrada de 6000 rpm).

Solução de Precisão JS

1. Geração de Precisão: A geração de engrenagens utiliza uma combinação dos processos de fresagem e usinagem CNC para a criação do perfil da engrenagem. Dessa forma, a precisão do perfil da engrenagem é controlada de maneira estável na AGMA 12.

2. Controle de Deformação: Utilizando uma cadeia de processos de tratamento térmico proprietária, o pré-tratamento reduz a tensão interna do material, seguido por revenimento a baixa temperatura e tratamento de envelhecimento após a têmpera, controlando a variação normal comum da engrenagem para ≤8μm.

3. Retificação Final: Os serviços de retificação de engrenagens, utilizados como processo de usinagem final, remodelam com precisão a superfície da engrenagem , melhorando sua precisão para AGMA 13, com uma rugosidade superficial de Ra ≤ 0,4 μm.

Nossos resultados

Para demonstrar visualmente os resultados, segue uma comparação dos principais indicadores de desempenho:

Esta caixa de engrenagens melhora drasticamente a eficiência da transmissão, reduzindo assim o consumo de energia e o calor gerado pelo sistema. O nível de ruído também é melhor do que o esperado, atendendo aos requisitos de baixo ruído, e sua vida útil supera em muito as expectativas. Agora, este atuador eletromecânico foi aprovado e está em produção em massa.

Figura 4: caixa de engrenagens para atuador eletromecânico

Como estabelecer uma parceria com a JS Precision para obter as engrenagens ideais para você?

A parceria com a JS Precision para a fabricação de engrenagens e a obtenção de engrenagens perfeitas requer apenas quatro etapas simples. Oferecemos serviço profissional em cada etapa para garantir uma colaboração tranquila e eficiente.

Etapa 1: Forneça suas necessidades

É necessário fornecer desenhos das engrenagens que incluam dados sobre o perfil do dente, módulo, número de dentes, grau de precisão, etc., condições de aplicação como carga, velocidade, temperatura de operação e requisitos de material. Para engrenagens cônicas helicoidais personalizadas, também é preciso fornecer os parâmetros das engrenagens de acoplamento e as dimensões do espaço de montagem.

Etapa 2: Solução Técnica e Orçamento

Realizaremos uma análise técnica com base em suas necessidades e proporemos uma solução técnica, incluindo a seleção do processo de fabricação de engrenagens, o fluxo de processamento e as medidas de controle de qualidade. Apresentaremos um orçamento em dólares americanos, de acordo com as especificações da engrenagem, a quantidade e a complexidade do processo, detalhando todos os custos.

Etapa 3: Confirmação e entrada no processo de fabricação de precisão

Se a solução for confirmada por meio de orçamento, iniciaremos imediatamente o planejamento da produção e daremos início ao processo de fabricação das engrenagens com a assinatura do contrato. O progresso da fabricação será informado regularmente e poderemos agendar uma visita ao processo produtivo.

Etapa 4: Desfrute de serviços completos de rastreamento da qualidade do processo e entrega.

Realizaremos uma inspeção completa em cada equipamento. Após a qualificação, o envio será feito pela transportadora designada e forneceremos um relatório de inspeção. O suporte técnico será oferecido em tempo hábil caso sejam detectados problemas durante o uso.

Se você precisa de engrenagens padrão ou de serviços personalizados de fabricação de engrenagens cônicas helicoidais, e tem necessidades de fabricação de engrenagens, ligue imediatamente para a central de atendimento da JS Precision. Designaremos uma equipe especializada para acompanhá-lo desde a comunicação das suas necessidades até a entrega final, oferecendo total segurança durante todo o processo e facilitando a obtenção da engrenagem ideal.

Perguntas frequentes

Q1: Quais são as principais vantagens da tecnologia de geração por engrenagens?

As vantagens da tecnologia de geração de engrenagens incluem alta precisão (até o nível 12 da AGMA ou superior), boa qualidade da superfície dos dentes e alta flexibilidade de produção. Cada ferramenta pode processar uma engrenagem com o mesmo módulo, mas com números diferentes de dentes, sendo adequada para a fabricação de engrenagens de alta qualidade em lotes de pequeno a médio porte.

Q2: Gerar engrenagens é o mesmo que fresar engrenagens?

A fresagem de engrenagens é o método mais comum e eficiente na geração de engrenagens, principalmente para a usinagem de engrenagens cilíndricas externas e engrenagens helicoidais. Além disso, é o método de usinagem de alta precisão mais utilizado na fabricação de engrenagens.

Q3: Quando você usaria a conformação de engrenagens ou o brochamento?

A conformação de engrenagens é aplicável e mais econômica quando engrenagens internas ou anéis de engrenagem são usinados, ou para grandes lotes de engrenagens padrão onde os requisitos de precisão podem ser um pouco menores. Um exemplo seria para as classes AGMA mais baixas, como 10 e inferiores.

Q4: As engrenagens precisam sempre ser retificadas?

Não, mas para engrenagens com alta dureza após têmpera, como HRC 58-62, ou engrenagens que exigem altíssima precisão de AGMA 10 ou superior, os serviços de retificação de engrenagens são um dos processos essenciais para garantir o desempenho final das engrenagens.

Q5: Qual é o módulo de engrenagem mínimo que vocês conseguem processar?

Engrenagens de precisão com módulos tão pequenos quanto 0,5 mm podem ser processadas de forma confiável por nossos equipamentos. Eles são projetados para a fabricação de engrenagens nas áreas de dispositivos médicos e aeroespaciais e atendem a todas as necessidades de microtransmissão.

Q6: Qual é o ciclo de projeto para engrenagens cônicas espirais personalizadas?

Geralmente, o ciclo de projeto de uma engrenagem cônica espiral personalizada leva de 1 a 3 semanas , incluindo análise de requisitos, projeto colaborativo, análise de simulação e programação para garantir a viabilidade de fabricação.

Q7: Vocês oferecem tratamento térmico?

O serviço completo de usinagem de engrenagens que oferecemos inclui a recomendação de fornecedores confiáveis ​​de tratamento térmico, a terceirização para esses fornecedores e o monitoramento completo da qualidade do processo para garantir que o desempenho da engrenagem atenda aos requisitos após o tratamento térmico.

Q8: Qual é o tempo médio de entrega, desde a consulta até a entrega?

O prazo de entrega, desde a consulta até a entrega, para engrenagens padrão é de 2 a 4 semanas . No caso de engrenagens personalizadas complexas, como engrenagens cônicas helicoidais, o prazo pode ser muito maior, de até 4 a 8 semanas, dependendo do projeto e da complexidade do processo de fabricação da engrenagem.

Resumo

As engrenagens são o coração da indústria, e é a sua precisão que realmente define o funcionamento crítico de um sistema de transmissão completo. Para métodos eficazes e precisos de geração de engrenagens e para criar um parceiro confiável em usinagem de engrenagens, a JS Precision é a escolha certa.

Seja para a produção de pequenos lotes de engrenagens padrão ou para serviços personalizados de geração de engrenagens cônicas helicoidais para aplicações especiais , nós temos a solução ideal para você. Entre em contato conosco agora mesmo para uma consultoria técnica e orçamento gratuitos e faça com que seu próximo projeto se destaque com uma transmissão excepcional.